Konzeption und Realisierung einer Smartwatch

Universität Ulm | 89069 Ulm | Germany
Fakultät für
Ingenieurwissenschaften,
Informatik und
Psychologie
Institut für Datenbanken
und Informationssysteme
Konzeption und Realisierung einer
Smartwatch-Schnittstelle
für
ein
Mobile Crowd Sensing
System
am
Beispiel von TrackYourTinnitus
Bachelorarbeit an der Universität Ulm
Vorgelegt von:
Sebastian Fuchs
[email protected]
Gutachter:
Prof. Dr. Manfred Reichert
Betreuer:
Dr. Rüdiger Pryss
2017
Fassung 7. September 2017
c 2017 Sebastian Fuchs
This work is licensed under the Creative Commons. Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0
License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/
or send a letter to Creative Commons, 543 Howard Street, 5th Floor, San Francisco, California,
94105, USA.
Satz: PDF-LATEX 2Á
Kurzfassung
Smartphones sind inzwischen ein fester Bestandteil der heutigen Gesellschaft geworden.
Für alles erdenkliche gibt es inzwischen kleine Alltagshelfer, auch Apps genannt.
Die Bandbreite umfasst hier alles, von der Unterhaltung bis zur Gesundheit. Hierbei
werden nicht nur Daten zu klinischen Studien erfasst. Die erhobenen Daten werden
auch analysiert und ausgewertet. Speziell für Patienten, die unter Tinnitus leiden ist eine
klassische Auswertung schwer, da diese oftmals nicht direkt in einer Episode stattfinden.
Aus diesem Grund entwickelt die Universität Ulm ein Projekt welches es Patienten
ermöglicht die Erkrankung direkt, mittels Smart Devices, aufzuzeichnen. Dies erlaubt
den Patienten einen besseren Umgang mit ihrer Krankheit.
Da sich die Gruppe der Smart Devices immer weiterentwickelt und vergrößert, müssen
Möglichkeiten erschlossen werden auch diese neuen Geräte miteinzubeziehen. Es
sollen nun Varianten gefunden werden besagte Smartwatches in Mobile Crowd Sensing
Systeme einzugliedern. Hierzu wurde untersucht, wie eine bestehende iPhone Applikation um eine iWatch Applikation erweitert werden kann. Dabei wurden verschiedene
Möglichkeiten evaluiert.
Die hierbei gefundenen Ergebnisse wurden abschließend praktisch umgesetzt.
iii
Danksagung
An dieser Stelle möchte ich mich bei allen beteiligten Personen bedanken, die durch
ihre fachliche und persönliche Meinung zum Gelingen dieser Bachelorarbeit beigetragen
haben.
Ein besonderer Dank gebührt hierbei Dr. Rüdiger Pryss, bei welchem ich jederzeit eine
herausragende Betreuung genießen konnte.
Weiterhin möchte ich mich bei Prof. Dr. Manfred Reichert vom Institut für Datenbanken
und Informationssysteme, für die Genehmigung der Arbeit bedanken.
Ein ganz besonderer Dank gebührt meiner Mutter, Ella Fuchs, die immer an mich
geglaubt hat und mich immer unterstützte wo sie nur konnte.
Nicht weniger Dank gebührt meiner Partnerin, Johanna-Marie Loesewitz, die mich mit
besonderer Hingabe unterstützte wo sie nur konnte.
Ein Dank gebührt auch dem Rest meiner Familie und auch meinen Freunden.
Alle genannten haben mich besonders in dieser Zeit immer tatkräftig unterstützt.
Ein Dank gebührt auch auch meinen Arbeitskollegen, welche mich in dieser turbulenten
Zeit vertreten haben.
Ein ganz besonderer Dank gebührt Rick und Morty, welche mir gezeigt haben dass man
notfalls in einer anderen Dimension nochmals eine Chance bekommen kann.
v
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1
1.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.2 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
1.3 Struktur der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2 Grundlagen
5
2.1 Tinnitus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.1.1 Behandlungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.2 Smart Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.3 Mobile Crowd Sensoring und Track Your Tinnitus . . . . . . . . . . . . . .
7
2.4 Apple Watch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.4.1 Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.4.2 Vergleichbare Apps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3 Verwandte Arbeiten
11
3.1 Mobiles Framework zur Unterstützung von Tinnitus Patienten . . . . . . . 11
3.1.1 Aufbau des TYT Projekts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1.2 Aufbau der Website . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.3 Die Smartphone Apps des TYT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.2 Using Wearables in the Context of Chronic Disorders . . . . . . . . . . . . 14
3.3 Prototyp einer iWatch Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.3.1 Analyse des Prototyps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3.2 Analyse der Studie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.4 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4 Anforderungsanalyse
19
4.1 Anwendungsfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2 Funktionale Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 Nicht-funktionale Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
vii
Inhaltsverzeichnis
5 Theorie
23
5.1 Xcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.1.1 Aufbau
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.2 WatchKit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5.3 WatchKit und iOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.3.1 Unterschiede im Versionsverlauf der iWatch . . . . . . . . . . . . . 26
5.4 iPhone und die iWatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.4.1 Verbindung mittels CoreData . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.4.2 Verbindung mittels WatchConnectivity . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6 Praktische Umsetzung
29
6.1 Wahl des Fragebogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.2 Xcode und Track Your Tinnitus Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.2.1 Podfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.3 Zusammenfügen der Projekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.3.1 Einfügen eines WatchKit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.4 Verknüpfung der beiden Quelltexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.5 Verbindung zwischen iPhone und iWatch . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.5.1 Verbindung mit CoreData . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.5.2 Verbindung mit WatchConnectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6.5.3 Modellierung des Programmablaufs . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
7 Führung durch die App
41
8 Anforderungsabgleich
51
8.1 Funktionale Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
8.2 Nicht-funktionale Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
9 Zusammenfassung
55
9.1 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
9.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
viii
1
Einleitung
In der Bundesrepublik Deutschland leiden, Schätzungen zufolge, rund drei Millionen
Menschen an Ohrgeräuschen, die allgemein hin auch als Tinnitus bezeichnet werden[1].
Als Tinnitus wird ein Symptom bezeichnet, bei welchem der betroffene Patient ein
Ohrgeräusch wahrnimmt, welches jedoch keiner äußeren Quelle zugeordnet werden
kann. Inzwischen berichtet jeder siebte in Deutschland lebende Mensch von einer
Episode oder aber einer Erkrankung. Es ist deshalb umso wichtiger geworden, passende
und ebenso funktionierende Behandlungsmethoden zu entwickeln. Denn gerade mit
der inzwischen omnipräsenten Belastung der Gehörgänge, ist davon auszugehen, dass
die Zahlen der Tinnituserkrankungen weiterhin steigen werden. Eine Behandlung oder
gar eine Prävention ist für die Krankheit Tinnitus schwer zu bestimmen. Oft wird zwar
eine zu laute Lärmquelle einer Tinnituserkrankung zugeordnet, konträr dazu kann der
Tinnitus aber mittels des Einsatzes von Musik gebessert werden[2].
An oberster Stelle der Behandlungsmethoden gegen den Tinnitus steht oftmals das Ziel,
den Patienten die Selbstbeobachtung und Wahrnehmung ihres Tinnitus zu lehren[3].
Selbstbeobachtung soll dem Patienten dabei helfen den Tinnitus oftmals als weniger
störend wahrzunehmen[4] und dadurch die Alltagsfunktionalität wieder herzustellen.
Hierzu ist es nötig dem Patienten eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, welche es
ihm erlaubt den Tinnitus genau zu verfolgen. Meistens werden hierbei Fragebögen für
die Erfassung der Daten verwendet[5].
Aussagen, da die Erfassung erst weit später als die zugehörige Episode erfolgt.
1
1 Einleitung
Die Aussagekraft eben solcher klassischen Fragebögen ist meist eher gering, da die
Erhebung wie erwähnt retrospektiv erfolgt und somit die Details eher verschwindent
sind.
Es würde sich daher die mobile Technologie anbieten, welche es erlauben würde solche Fragenbögen direkt auszufüllen[5]. Da außerdem die Zahl der Smartphonenutzer
weiterhin rasant steigt[6], bietet es sich an in diesem Bereich Mobile Crowd Sensing
Plattformen zu verwenden. Zwar werden Smartphones oftmals als gesundheitsschädliche Begleiter beschrieben[7], jedoch gibt es auch genügend Arbeiten welche aufzeigen,
dass man die Geräte ebenso als Well Phone verwenden kann[8].
Doch neben Smartphones und Tablets gibt es noch weitere Innovationen im Markt der
mobilen Geräte. Mit der Erweiterung besagter Klasse der mobilen Geräte um die Smartwatches, welche mit dem Smartphone interagieren, erfolgt eine nützlichere Erfassung
der Daten des Nutzers.
1.1 Problemstellung
Bei der Behandlung des Tinnitus steht an oberster Stelle oftmals das Ziel dem Patienten
eine Selbstbeobachtung und somit auch eine Wahrnehmung des Tinnitus zu lehren[3].
Die Selbstbeobachtung soll dem Patienten vor allem dazu dienen den Gedanken des
Tinnitus als konsequente Störung loszulassen[4]. Da diese streng strukturiert mittels
Fragebögen in begrenzten Zeiträumen des Tages stattfinden soll, könnte dies auch
mittels einer Mobile Crowd Sensing Lösung realisiert werden. Hierbei existieren zwar
bereits konkrete Umsetzungen für das Smartphone, jedoch speziell für Smartwatches
nur wenige. Für die iWatch von Apple gibt es zwar einen Prototypen[9], jedoch ist dieser
noch nicht praktisch umgesetzt worden.
Aus den zuvor getroffenen Schlüssen lässt sich nun folgende Problemstellung beschreiben. Zum einen gibt es immer mehr Menschen welche über eine Tinnituserkrankung
klagen. Zum anderen gibt es die mobilen Geräte, welche neue Möglichkeiten im Bereich
des Mobile Crowd Sensing schaffen.
Beides miteinander zu verbinden erscheint somit logisch.
2
1.2 Zielsetzung
1.2 Zielsetzung
Das Ziel dieser Arbeit soll es sein, Patienten mit einer Tinnituserkrankung eine Möglichkeit zu bieten, Episoden ihrer Erkrankung besser zu verfolgen.
Nachdem sogenannte Watchables, als Erweiterung eines Smartphones, eine immer
höhere Nachfrage generieren, ist es von Interesse eine bereits existente Applikation so
zu erweitern, dass die Nutzung auf einer Smartwatch möglich wird.
Der Vorteil einer Smartwatch liegt an der vergleichsweise einfacheren Bedienoberfläche
und der leichteren Handhabbarkeit. Durch die schnellere Verfügbarkeit einer Smartwatch
im Vergleich zu einem Smartphone soll es dem Patienten so möglich gemacht werden
besseren Zugang zu den zur Verfügung gestellten Mitteln zu erhalten.
1.3 Struktur der Arbeit
Die Arbeit ist wie folgt strukturiert.
Zunächst soll in den Grundlagen das Krankheitsbild des Tinnitus genauer erläutert
werden. Ebenso werden die technischen Grundlagen erläutert.
Anschließend werden verwandte Arbeiten vorgestellt und diskutiert. In der folgenden
Anforderungsanalyse wird festgelegt, was notwendig ist um die dargestellten Ziele der
Arbeit zu erreichen.
Darauf folgt eine Vorstellung der Umsetzungmöglichkeiten in theoretischer Form, ehe
die praktische Umsetzung folgt.
Danach reiht sich eine genaue Vorstellung der Applikation ein, Schritt für Schritt. Mittels
eines Anforderungsabgleichs, in welchem die Ziele ob ihres erreichens überprüft werden,
wird die Arbeit dann beendet.
3
2
Grundlagen
Nachfolgendes Kapitel stellt kurz die Tinnituserkrankung und mögliche Behandlungsmethoden vor. Mittels Track Your Tinnitus wird eine Mobile Crowd Sensing Methode
vorgestellt. Außerdem werden verwandte Applikationen, welche bereits für die iWatch
und das iPhone verfügbar sind, untersucht.
Schließlich werden noch die Applikation Track Your Tinnitus und die iWatch von Apple
vorgestellt.
2.1 Tinnitus
Zunächst wird genauer auf das Krankheitsbild des Tinnitus eingegangen. Bei der Krankheit Tinnitus handelt es sich um eine Störung der Hörfunktion, welche kurzzeitig oder
dauerhaft beim Patienten auftritt. Bei einem kurzzeitigen Auftreten von bis zu drei
Monaten spricht man von einem akuten Tinnitus, während ein länger andauerndes
Auftreten als chronischer Tinnitus bezeichnet wird. Man unterscheidet in der Diagnose
zwischen einem subjektiven und einem objektiven Tinnitus. Während einem objektiven Tinnitus immer eine Grunderkrankung als Schallquelle zugeordnet wird, ist beim
subjektiven Tinnitus, neben einer körperlichen Ursache, auch ein psychosomatischer
Auslöser denkbar[10]. Bei einem objektiven Tinnitus können die Störungen, da von einer
Erkrankung ausgehend, gemessen und auch untersucht werden.
Für beide Arten des Tinnitus gibt es verschiedene Ursachen. So können bei einem
subjektiven Tinnitus unter anderem ein Hörsturz, Fremdkörper im Gehörgang oder auch
Herz-Kreislauf-Krankheiten als Auslöser[11] fungieren. Bei einem objektiven Tinnitus
5
2 Grundlagen
wiederrum können Gefäßmissbildungen oder sogar Tumore im Mittelohr einen Tinnitus
verursachen. Bei einem sehr hohen Teil der Betroffenen liegt jedoch ein subjektiver
Tinnitus vor[11]. Nach einer Untersuchung der DTL, der deutschen Tinnitus-Liga, sind
in Deutschland rund 2,9 Millionen Erwachsene an spontan und lang andauernden
Ohrgeräuschen erkrankt. Aus besagter Studie ergibt sich eine Zahl von ungefähr 270.000
Tinnitus-Neuerkrankungen pro Jahr[12]. Die Intensität des Tinnitus variiert hierbei über
den Tag verteilt. So haben sowohl die Umgebungslautstärke, als auch der Stresslevel
des Patienten starken Einfluss auf die jeweilige Wahrnehmung des Tinnitus[13]. Wie
jede andere Krankheit sollte auch ein Tinnitus nicht unbehandelt bleiben.
2.1.1 Behandlungsmethoden
Das Ziel einer Tinnitusbehandlung besteht darin, den Patienten im Umgang mit dem
Tinnitus zu schulen.
Diese Herangehensweise wird als Tinnitus-Counseling bezeichnet. Um dem Patienten
hierbei den Umgang mit dem Tinnitus im Alltag zu ermöglichen, legt die Behandlung
vor allem viel Wert auf das gezielte Aufarbeiten, Überprüfen und das Bewerten des
Sachverhaltes.[14].
Da der Grad eines Tinnitus über den Tag verteilt stark variiert[13], wird oftmals viel Wert
auf die Erfassung der Tagesform des Patienten gelegt. Für eine solche Aufzeichnung
werden für gewöhnlich klassische Fragebögen verwendet[15]. In solchen klassischen
Erfassungsmethoden werden jedoch weder Umweltfaktoren noch Stress des Patienten
mit einbezogen[16]. Des weiteren sind besagte Fragebögen meist retrospektiv, da sie
für gewöhnlich nicht direkt die aktuelle Stimmungslage des Patienten messen.
2.2 Smart Devices
Inzwischen ist es für viele Nutzer üblich das Smartphone, oder sonstige Smart Devices,
für alltägliche Problemstellungen zu verwenden. Sei es das Verwenden des Smartphones
als Begleiter für den alltäglichen Einkauf, oder aber als gesundheitlicher Helfer. Das
Smartphone wird nicht nur als Begleiter für den Fitnesswandel verwendet, sondern
6
2.3 Mobile Crowd Sensoring und Track Your Tinnitus
auch oft als sogenanntes Well Phone[8]. Es bietet sich daher an, auch die erwähnten
Fragebögen zum Tinnitus zu digitalisieren. Dies erlaubt es dem Nutzer den Fragebogen
auch unabhängig vom jeweiligen Ort auszufüllen. Eine leichtere Datenauswertung ist
außerdem dadurch garantiert, dass die Daten des Fragebogen bereits digital vorliegen
und nicht noch aufwendig manuell eingepflegt werden müssen. Hierbei sei das bereits
existente Fragebogen-Framework der Universität Ulm, QuestionSys, erwähnt. Das Ziel
ist es hierbei, den klassischen Studien entgegenzuwirken, welche mit Stift und Papier
arbeiten und somit auch einen massiven Arbeitsaufwand für die Studienteilnehmer
bedeuten[17]. Ein weiterer Vorteil von QuestionSys besteht darin, dass die Daten direkt
digital vorliegen und ausgewertet werden können. Eine manuelle Eingabe der Daten
entfällt somit.
QuestionSys besteht hierbei auf folgenden Komponenten. Zum Erstellen der Fragebögen
wird der Fragebogen Konfigurator verwendet. Eine Integration von Smart Devices ist
ebenso vorgesehen. Es wird außerdem eine Datenschicht zur Verfügung gestellt, welche
einen sicheren Austausch von Daten garantiert.
Speziell für den Bereich des Tinnitus wird hierbei mittels der bestehenden Track Your
Tinnitus Plattform eine Lösung zur Verfügung gestellt, auf die im nächsten Abschnitt
genauer eingegangen wird.
2.3 Mobile Crowd Sensoring und Track Your Tinnitus
Track Your Tinnitus(TYT) ist ein Forschungsprojekt der Universität Ulm, welches auf der
sogenannten Mobile Crowd Sensing Forschung basiert. Unter Mobile Crowd Sensing
versteht man die Datenerfassung von größeren Menschenmengen mittels Smartphones
und anderen mobilen Geräten. Diese Daten werden anschließend ebenfalls ausgewertet.
Das Besondere an dieser Art der Datensammlung ist es, dass Daten durch die Kamera,
das Mikrofon oder auch den GPS-Sensor erfasst und analysiert werden können. Man
spricht hierbei von sogenannten stationären Daten[18]. Mobile Crowd Sensing stößt
vor allem in der klinischen und psychologischen Behandlung auf großen Zuspruch[19].
So wird der Austausch von Daten und die Kommunikation zwischen Arzt und Patient
7
2 Grundlagen
vereinfacht. Ebenso zeigen die Ergebnisse der Studie, dass Patienten in hohem Maße
motiviert sind die Plattform zu nutzen, vor allem wenn sie selbst an der jeweiligen
Krankheit leiden. Speziell bei jüngeren Patienten stößt eine solche Herangehensweise
auf sehr viel Zuspruch, während ältere Patienten eine solche Form der Datenerfassung
seltener nutzen[20].
Genauer wird in dieser Studie auf Track your Tinnitus eingegangen, welches ein Forschungsprojekt der Universität Ulm ist. Hierbei wird der Patient mittels speziell entwickelten Fragebögen zu seiner Erkrankung befragt. Das Ziel ist es hierbei festzustellen,
wie die aktuelle Tinnitusempfindung des Patienten mit dem aktuellen Tagesablauf und
seinen Aktivitäten zusammenhängt.
Die Resultate des Fragebogens werden an das Backend des Track your Tinnitus gesendet. Das Backend dient hierbei zur Sammlung der Daten über den Patienten. Ein Arzt
kann nun auf das Backend zugreifen und hat somit Zugang zu den Daten des Patienten
und kann diese auswerten.
Einen negativen Einfluss auf eine Tinnituserkrankung wird von Track Your Tinnitus
nicht ausgeübt[21]. Da eine Tinnituserkrankung über den Tag verteilt in ihrer Intensität
variiert[13], verfügt TYT über Notifikationen, sollte lange Zeit kein Fragebogen mehr
ausgefüllt worden sein. Verfügbar ist Track your Tinnitus auf den Plattformen iOS und
Android. Die Nutzung des Projekts wurde jedoch bereits erweitert. So wurde es möglich
gemacht, mittels einer Android Smartwatch, der so genannten Android Gear, die Fragebögen auch mit der Smartwatch auszufüllen. Für die Apple Watch, kurz iWatch, wurde
ein Prototyp[9] entworfen, welcher nun umgesetzt werden soll.
Zunächst erfolgt eine kurze Vorstellung der Apple Watch.
2.4 Apple Watch
Im Zuge der Smartwatch Entwicklung kündigte Apple im September 2014 die iWatch
an und brachte das mobile Gerät im April des folgenden Jahres auf den Markt. Bei der
iWatch handelt es sich um eine sogenannte Smartwatch. Unter diesem Begriff fasst
man alle Armbanduhren zusammen, welche über die Funktionalität eines Computers
8
2.4 Apple Watch
verfügen. Gekoppelt mit einem Smartphone bringt eine solche Smartwatch weitere
Funktionalitäten mit sich, auch wenn nicht jede Smartwatch mit einem Smartphone
gekoppelt sein muss. Ein Beispiel hierfür ist die Gear S von Samsung. Die iWatch
wiederrum muss im Hintergrund mit einem iPhone gekoppelt sein. Wichtig ist hierbei,
dass die iWatch mindestens mit einem iPhone 5 oder höher gekoppelt sein muss. Mit
nachfolgenden iPhones und ab iOS 8.2 ist die iWatch absolut kompatibel.
Die iWatch selbst wiederrum verfügt über diverse Features. So kann sie mittels eingebauter Sensoren die Herzfrequenz des Nutzers messen, was sie vor allem in gesundheitlichen Bereichen sehr effektiv einsetzbar macht. Sie verfügt desweiteren über Lageund Beschleunigungssensoren, welche vor allem zur Bewegungsmessung eingesetzt
werden können, unter anderem in Fitnessapps.
Die Kopplung der iWatch mit einem iPhone erfolgt via Bluetooth1 . Da die iWatch als
Erweiterung des iPhones agiert, können Apps welche auf dem iPhone installiert sind
wie gewohnt weiter genutzt werden, sofern die Kopplung bestehen bleibt.
So können, neben Mitteilungen welche an das Smartphone gesendet werden, auch
Dienste, wie zum Beispiel das Wetter, angezeigt werden. Auch der Sprachassistent Siri
kann genutzt werden. Zuletzt sind auch eher alltägliche Nutzungsmöglichkeiten wie die
Handhabung einer iTunes-Playlist mittels der iWatch möglich.
2.4.1 Technologie
Die iWatch verfügt, wie schon das iPhone, über die nachfolgenden Schnittstellen. So
sind Bluetooth 4.0 und Wi-Fi 802.11b/g verfügbar. Ein NFC2 Chip ist ebenfalls in der
iWatch verbaut, dieser wird jedoch vorerst nur nur von Apple Pay, dem Apple eigenen
Bezahldienst, benutzt. Ebenfalls besitzt die iWatch einen Beschleunigungssensor und
auch ein Gyroskop. Das Gyroskop ermittelt hierbei genaue Bewegungsdaten. Des
Weiteren ist ein Herzschlagsensor an der Unterseite der Uhr verbaut. Zu guter Letzt
verfügt die Apple Watch noch über ein Mikrofon, welches es erlaubt Spracheingaben
vorzunehmen.
1
2
http://www.bluetooth.com
http://nearfieldcommunication.org
9
2 Grundlagen
2.4.2 Vergleichbare Apps
Wie bereits erwähnt verfügen Smartwatches mit einem Android Betriebssystem bereits
über eine Track Your Tinnitus Applikation. Für die iWatch wiederrum scheint es keinerlei
Applikationen zu geben, welche bei einer Tinnitusbehandlung unterstützend sind (Stand:
Juli 2017). So gibt es zwar mit Tinnitracks eine App für das iPhone welche mittels Musik
eine Tinnituserkrankung therapiert[2], besagte App verfügt aber über keine iWatch Erweiterung. Ähnlich zur beschriebenen Tinnitracks Applikation arbeitet Free Tinnitus HQ.
Diese App dient dazu mittels eigenen Klangmixen die Symptome des Tinnitus zu überlagern und somit für eine Entspannung des Patienten zu sorgen[22].
Doch auch Free Tinnitus HQ verfügt über keine Erweiterung für die iWatch. Im Umkehrschluss würde dies bedeuten dass Track Your Tinnitus die erste Applikation wäre,
welche in diesem Themengebiet über eine iWatch App verfügen würde. Es wäre vor
allem die erste Applikation, welche sich nicht auf eine Behandlung mittels Musik fokussiert, sondern auf das Aufzeichnen von den Patientendaten.
Was ein Alleinstellungsmerkmal bedeuten würde.
10
3
Verwandte Arbeiten
In diesem Kapitel werden verwandte Arbeiten betrachtet, welche sich mit ähnlichen
Themen befassen.
Hierzu werden drei Arbeiten konkreter beleuchtet. So untersucht die erste Arbeit die
Umsetzung eines mobilen Frameworks zur Unterstützung von tinnitusgeschädigten
Patienten. Die zweite Arbeit behandelt die Verwendung von Smartwatches im Zusammenhang mit klinischen Studien.
Zu Letzt wird noch eine Arbeit betrachtet, welche den Prototyp eines solchen Fragebogens für die Apple Watch konstruiert.
3.1 Mobiles Framework zur Unterstützung von Tinnitus
Patienten
Im Rahmen der Diplomarbeit von Jochen Herrmann wurde eine Erfassung von klinischen
Parametern hinsichtlich an Tinnitus erkrankten Patienten entwickelt. Hierbei setzte der
Autor vor allem auf die Smartphones zur Visualisierung und Überwachung der Schwankungen der Tinnitus Wahrnehmung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Website
entwickelt und ebenso eine App für Android und für iOS. Für die konkrete Umsetzung
wurde das Projekt Track Your Tinnitus verwendet[23].
Nachfolgend wird der Aufbau des Track Your Tinnitus Projekts erklärt.
11
3 Verwandte Arbeiten
3.1.1 Aufbau des TYT Projekts
Das Track Your Tinnitus Projekt besteht aus zwei großen Komponenten. Dem Server
und den Apps für das Smartphone. Nachfolgend, in Abbildung 3.1, ist der genaue Aufbau
dargestellt.
Track Your Tinnitus Webserver
REST-like JSON API
iOS Anwendung
Android Anwendung
Abbildung 3.1: Aufbau des Track Your Tinnitus Projektes
Der Server, welcher in Kontakt mit den Smartphones steht, ist für die Netzdienste zuständig. Hierbei verwendet der Server des TYT Projekts das Betriebssystem Linux. Der
Webbrowser erhält seine Dokumente hierbei mittels eines Webservers, welcher mit
Apache arbeitet.
Für eine sichere Verwahrung der Daten wird MySQL verwendet, welches durch PHP als
Skriptsprache unterstützt wird. Mittels des Laravel Frameworks wird die Webanwendung
realisiert. Die Smartphone Apps wiederrum sind jeweils nativ. Das bedeutet, dass die
Apple iPhone App mithilfe von Objective C realisiert wurde. Die Android Applikation
wurde mittels der Programmiersprache Java realisiert.
12
3.1 Mobiles Framework zur Unterstützung von Tinnitus Patienten
Auf Grundlage einer REST-ähnlichen JSON-API wird die Kommunikation zwischen den
Anwendungen auf dem Smartphone und der Webanwendung realisiert.
Als REST (REpresentational State Transfer Architektur) wird hierbei eine Architektur
bezeichnet, welche beschreibt in welcher Art die Web Standards so eingesetzt werden,
dass die dem Web gerecht werden[24]. Die notwendige Schnittstelle, welche die Kommunikation zwischen den Smartphones und der Webanwendung ermöglicht, ist durch
die JSON API gegeben. Zur Verwaltung der externen Bibliotheken verwendet Track Your
Tinnitus, zumindest für die iOS App, sogenannte Cocoa Pods[25]. Hierbei werden die
benötigten Bibliotheken in einer einzelnen Datei gehalten, der sogenannten PodFile. Mit
dem Verwenden von CocoaPods erschafft man somit eine zentrale Anlaufstelle und
muss nicht jede verwendete Bibliothek einzeln verwalten[26].
Im Anschluss werden nun weiter die Website und die Smartphone Applikation des Track
Your Tinnitus Projekts erklärt.
3.1.2 Aufbau der Website
Möchte man die Smartphone Applikationen des Track Your Tinnitus nutzen, sei es für
Android oder iPhone, so ist zunächst eine Registration auf der Website notwendig1 .
Hierbei werden die Anmeldedaten gespeichert. Direkt anschließend hat der Nutzer die
Möglichkeit die Fragebögen zu bearbeiten. Möchte der Nutzer jedoch die Schwankungen
seiner Erkrankung verfolgen, so ist es notwendig, dass die Smartphone App installiert
wird, da nur hier die Möglichkeit der Verfolgung besteht. Nach dem Login wird der Nutzer
direkt auf eine Übersicht zu seinen bearbeiteten Fragebögen weitergeleitet. Hat der
Nutzer einen Fragebogen vollständig bearbeitet, so ist dieser grün eingefärbt. Ist der Fragebogen nicht vollständig, erhält er eine blaue Signalfarbe. Ein leerer Fortschrittsbalken
ist nur dann sichtbar, wenn der Fragebogen noch nicht gestartet wurde.
Dadurch soll es dem Nutzer ermöglicht werden, einen schnelleren und besseren Überblick über seine bereits absolvierten Fragebögen zu bekommen[23]. Ebenso erhält der
Nutzer auf seiner persönlichen Seite eine Übersicht über seine erfassten Daten aus dem
Smartphone.
1
http://www.trackyourtinnitus.com
13
3 Verwandte Arbeiten
3.1.3 Die Smartphone Apps des TYT
Um eine Überwachung über die Tinnituserkrankung zu erhalten, ist es zwingend notwendig die Smartphone Apps zu verwenden, da eine Überwachung nur auf diesen realisiert
wurde. Verfügbar ist die Track Your Tinnitus App für das Apple iPhone ab iOS6 und iOS7,
als auch für die Android Geräte ab Version 2.3.
Zum Zeitpunkt des Entstehens der Arbeit war für das Windows Phone von Microsoft
keine App verfügbar1 . Nach dem Login kann der Nutzer damit beginnen, die Fragebögen
auszufüllen. Sollte der Nutzer lange keine Fragenbögen mehr ausgefüllt haben, so erhält
er einen Notifikation auf den Sperrbildschirm seines Smartphones.
3.2 Using Wearables in the Context of Chronic Disorders
Viele Apps wie Track Your Tinnitus ermöglichen es Patienten ihre gesundheitliche
Situation besser zu verstehen oder selbige besser durchzustehen. Diese Anwendungen
sind oftmals jedoch nur für die jeweiligen Smartphones verfügbar und nicht für andere
Geräte.
Da, wie bereits in Kapitel 2 erwähnt, in den letzten Jahren immer mehr Wearables in
Form von Smartwatches erscheinen, wurde im Rahmen einer Studie der Gebrauch von
sogennanten Wearables bei chronischen Erkrankungen untersucht[19]. Hierzu wurde
überprüft ob es möglich ist Fragebögen, wie den Track Your Tinnitus Fragebogen, auf
sogenannten Wearables umzusetzen. Unter die Gruppe der Wearables fallen auch die
in Kapitel 2 vorgestellten Smartwatches. Im Rahmen dieser Studie wurde festgestellt,
dass die Verwendung von Smartwatches im Mobile Crowd Sensing sinnvoll ist.
3.3 Prototyp einer iWatch Umsetzung
Track Your Tinnitus existiert schon in einer Umsetzung für das iPhone und für alle Android
Geräte. Für die Android Geräte ist bereits eine Smartwatch-Erweiterung verfügbar.
1
http://www.trackyourtinnitus.com
14
3.3 Prototyp einer iWatch Umsetzung
Da eine iWatch Version noch nicht verfügbar war, entstand ein Prototyp[9] für die iWatch.
Mit besagtem Prototyp wurde in einer Studie untersucht, ob die Apple Watch im Mobile
Crowd Sensing Bereich einsetzbar sei.
Nachfolgend wird zunächst der Prototyp vorgestellt und anschließend sollen die wichtigsten Resultate der Studie analysiert werden.
3.3.1 Analyse des Prototyps
Die prototypische Realisierung bestand aus vier Fragebögen. Jedoch waren jeweils zwei
Fragebögen gleichartig, nur die Designs waren unterschiedlich.
Es wurden folglich zwei Design-Arten eingesetzt.
Design 1
Das erste Design hatte dabei Single Choice Antworten, Binärantworten, eine Spracheingabe und auch Sliderantworten zur Auswahl.
Nachfolgend soll erklärt werden, worin sich diese Antwortmöglichkeiten unterscheiden.
Bei einer Single Choice Antwort kann der Nutzer aus vielen möglichen Antworten genau
eine auswählen.
Eine Binärantwort kann mittels Ja/Nein Tasten beantwortet werden.
Die Spracheingabe wiederrum ist, wie der Name schon sagt, eine Eingabe mittels des
Mikrofons der iWatch.
Zuletzt gab es noch die Möglichkeit mittels eines Schiebers den Grad der aktuellen Tinnitusschwere einzustellen. Eine solche Art der Eingabe wird als Sliderantwort bezeichnet.
Design 2
Das zweite Design beinhaltet alle Antwortmöglichkeiten aus dem ersten Design, mit
einer Erweiterung. So wurde noch eine weitere Eingabemöglichkeit hinzugefügt, die
sogenannte Pickerantwort.
Mittels der Pickerantwort ist es dem Nutzer möglich, einen Wert aus einer abgebildeteten
15
3 Verwandte Arbeiten
Sequenz auszuwählen. So kann der Nutzer beispielsweise den Grad des Tinnitus in
Prozent einstellen und diesen speichern.
Abschließend sollen nun die Ergebnisse der Studie analysiert und diskutiert werden.
3.3.2 Analyse der Studie
Zunächst wird das Studiendesign betrachtet, danach sollen die Ergebnisse der Studie
erläutert werden.
Studiendesign
Beim Design der Studie wurde davon ausgegangen, dass die Probanden noch nie
in Kontakt mit einer Smartwatch gekommen sind. Dementsprechend wurde zunächst
der Aufbau der Uhr anhand einer einfachen Einführung erklärt. Anschließend konnten
die Probanden anfangen die Fragebögen zu bearbeiten, beginnend mit dem ersten
Fragebogen. Sobald der Proband mit dem Ausfüllen der Fragebögen fertig war, hatte er
am Apple iPad weitere Vergleichsfragebögen zu bearbeiten. Diese Fragebögen erhoben
personenrelevante Merkmale, wie Alter und Geschlecht.
Ergebnisse
Mittels der Studie wurde belegt, dass ein mobiles Smartwatch-Fragebogensystem viel
Zuspruch bei der befragten Zielgruppe erhielt.
In den Ergebnissen der Studie war jedoch deutlich erkennbar, dass die Probanden
Fragen bezüglich ihrer Gesundheit nicht in der Öffentlichkeit per Spracheingabe beantworten wollten.
3.4 Fazit
Anhand der ersten Arbeit wurde aufgezeigt, wie mittels eines entwickelten Frameworks
entwaige Schwankungen der Tinnituswahrnehmung überwacht werden können. Die
16
3.4 Fazit
dazu eigens realisierte Website des Track Your Tinnitus Projekts ermöglicht es dabei
den Nutzern die Fragebögen direkt zu bearbeiten. Mittels der Smartphone Apps können
dabei die Tinnitusschwankungen leichter überwacht werden, da auf die Fragebögen
mittels einer Notifikation hingewiesen wird.
In der zweiten Arbeit sollte untersucht werden ob es möglich wäre, die bekannten
Fragebögen des Track Your Tinnitus Projekts für Wearables, unter die auch die iWatch
fällt, umzusetzen. Hierbei wurde anhand einer Studie festgestellt, dass Smartwatches
für den Einsatz im medizinischen Bereich durchaus in Frage kommen können, einzig die
Umsetzung ist noch nicht vorhanden.
Mittels der dritten Arbeit wurde eine solche Umsetzung als Prototyp realisiert. Hierzu
wurden zwei Designs an einer Gruppe von Probanden getestet. Im Rahmen dieses Tests
wurden einige Hypothesen geprüft, welche für die endgültige Umsetzung von hoher
Relevanz sein werden.
17
4
Anforderungsanalyse
In diesem Kapitel werden Anforderungen an das Projekt definiert, welche den Systemumfang beschreiben. Beginnend mit Anwendungsfällen, schließt das Kapitel mit der
Unterteilung der Anforderungen in funktionale und nicht-funktionale Anforderungen.
4.1 Anwendungsfälle
Anforderungen werden in zwei Kategorien eingeteilt. Einerseits in funktionale und andererseits in nicht-funktionale Anforderungen. Der Unterschied besteht darin, dass
funktionale Anforderungen beschreiben was das System leisten soll. Nicht-funktionale
Anforderungen wiederrum geben eine Übersicht darüber wie das System arbeiten soll.
Nach IEEE-Standard1 gelten nachfolgende Qualitätsmerkmale.
Eindeutig
Jede Anforderung besitzt nur eine einzige Interpretationsmöglichkeit
Vollständig
Jede Anforderung ist formal und inhaltlich vollständig formuliert
Konsistent
Jede Anforderung ist mit anderen und mit sich selbst konsistent
Korrekt
Jede Anforderung ist korrekt
Verifizierbar
Jede Anforderung ist verifizierbar
1
https://www.ieee.org/index.html
19
4 Anforderungsanalyse
Realisierbar
Jede Anforderung ist umsetzbar
Klassifizierbar
Jede Anforderung ist bezüglich juristischer Verbindlichkeiten klassifizierbar
Bewertbar
Jede Anforderung ist hinsichtlich Priorität, Wichtigkeit und auch Kritikalität bewertbar
Werden diese Kriterien auf die Realisierung des Fragebogensystems der iWatch übertragen, so erwartet der Nutzer eine Anzahl an Fragen welche er beantworten kann.
Hierbei unterscheiden sich verschiedene Eingabemöglichkeiten in ihrer Darstellungsart,
die nachfolgend aufgelistet werden.
Single Choice
Der Nutzer erhält die Möglichkeit aus mehreren Antwortmöglichkeiten eine auszuwählen
Binärantwort
Aus zwei Antwortmöglichkeiten erhält der Nutzer die Möglichkeit eine auszuwählen
Slider
Der Nutzer kann seine Antwort anhand eines Wertes innerhalb einer Skala abgeben
Picker
Der Nutzer gibt seine Antwort mittels eines Wertes innerhalb einer Sequenz ab
Anschließend werden nun die dargestellen Antwortmöglichkeiten für das Projekt unterteilt, in funktionale und nicht-funktionale Anforderungen.
20
4.2 Funktionale Anforderungen
4.2 Funktionale Anforderungen
Bezug nehmend auf die Funktionalitäten des Systems, entstehen folgende funktionale
Anforderungen.
Nr.
Bezeichnung
Beschreibung
1
Anzeigen des Fragebogens
Beim Start der App soll der Nutzer den Fragebogen angezeigt bekommen
2
Beantworten von
Fragebögen
Mittels der oben genannten Antwortmöglichkeiten soll es dem Nutzer möglich sein alle Fragen
zu beantworten.
3
Erweiterbarkeit
Bestimmten Nutzern soll es möglich gemacht
werden neue Fragen oder neue Fragebögen hinzuzufügen
4
Konsistenz
Daten
der
Der Nutzer muss nicht den selben Fragebogen
mehrmals ausfüllen. Daten der iWatch werden
gespeichert.
5
Änderung der gegebenen Antworten
Dem Nutzer soll es möglich sein zur vorherigen Frage zurückzukehren um die Antwort zu
ändern, sollte diese falsch eingegeben worden
sein.
Tabelle 4.1: Übersicht der funktionalen Anforderungen
21
4 Anforderungsanalyse
4.3 Nicht-funktionale Anforderungen
Bei den nicht-funktionalen Anforderungen wird Bezug darauf genommen, wie das Fragebogensystem die erwünschten funktionalen Anforderungen erfüllt.
Nr.
Bezeichnung
Beschreibung
1
Technische Anforderungen
Das System wird mittels Xcode auf MacOS
10.12.5 entwickelt und soll unter watchOS 2 und
iOS 7 oder neuer lauffähig sein
2
Verfügbarkeit
Die App soll jederzeit zur Verfügung stehen
3
Stabilität und Robustheit
Die App soll gegenüber jeden Eingaben robust
funktionieren. Nach einem Neustart des Systems soll die Anwendung fortgeführt werden
können
4
Nutzerfreundlichkeit
Der Nutzer soll eine möglichst einfache und
selbsterklärende Bedienung vorfinden
5
Watch-Kit Erweiterung im existenten iOS Projekt
Das bereits existente Projekt für iOS soll so
erweitert werden dass die Verwendung einer
iWatch möglich ist
6
Erweiterung der
existenten Applikationen
Beide existenten Applikationen, der WatchOS
Prototyp und die iOS App, sollen miteinander
verbunden werden
Tabelle 4.2: Übersicht der nicht-funktionalen Anforderungen
Durch die nun beschriebenen Anforderungen kann mit der Realisierung im nächsten
Schritt begonnen werden.
22
5
Theorie
Im nachfolgenden Kapitel wird genauer auf die Entwicklungsumgebung für Apple Applikationen eingegangen, ebenso wie auf die Umsetzung auf den einzelnen Geräten. Am
Ende wird noch diskutiert, welche Möglichkeiten zur Verfügung stehen eine iPhone und
eine iWatch miteinander zu verbinden. Zunächst wird jedoch die Entwicklungsumgebung
von Apple, Xcode, genauer vorgestellt.
5.1 Xcode
Xcode1 , die Entwicklungsumgebung von Apple, erlaubt es Programme für macOS, iOS,
tvOS und ebenso watchOS zu entwickeln. Eine Entwicklung von Apps für die oben
genannten Plattformen ist nur mittels Xcode möglich.
Anders als jedoch zum Beispiel C-IDEs, kann Xcode nicht auf anderen Plattformen
verwendet werden, sondern nur auf macOS. Die aktuelle Version von Xcode (Stand:
Juli 2017) ist 9 beta 4. Neu hinzugefügt wurde mit der Version 9 die Unterstützung für
SWIFT 4. Swift ist neben Objective-C eine der Programmiersprachen welche Xcode
unterstützt. Eine Verwendung von C und C++ ist jedoch ebenso möglich. Hauptsächlich
werden jedoch die beiden erstgenannten Programmiersprachen verwendet.
5.1.1 Aufbau
Die wichtigsten Bestandteile der Oberfläche von Xcode sollen nachfolgend erläutert
werden. So ist der Quellcodeeditor hauptsächlich dafür verantwortlich, den Code der
1
https://developer.apple.com/xcode/
23
5 Theorie
verwendeten Programmiersprache zu betrachten und zu bearbeiten. Der Interfacebuilder wiederrum dient dazu, für die entwickelte Anwendung mittels Drag und Drop eine
graphische Oberfläche zu erstellen. Besagte Oberfläche wird als Storyboard bezeichnet
und funktioniert ähnlich zu anderen Entwicklungsumgebungen, wie zum Beispiel Visual
Studio2 von Microsoft.
Entwicklung mit Xcode
Mittels Xcode können verschiedene Arten der Anwendung entwickelt werden. So können
für das iOS Betriebssystem von Apple, welches auf den Smartphones und Tablets verwendet wird, eine Single-View Application oder eine Page-Based Application entwickelt
werden. Die Single-View Application enthält eine leere View und einen dazugehörigen
View Controller. Die Page-Based Applikationen basieren wiederrum auf Datenquellen
und können nicht in voller Gänze mittels eines Storyboards implementiert werden[27].
Möchte man Applikationen für die iWatch entwickeln, so benötigt man mit WatchKit ein
spezielles, sogenanntes, Target. Auf dieses soll nun nachfolgend eingegangen werden.
5.2 WatchKit
Das WatchKit Framework beinhaltet alle Klassen, welche für die WatchKit Erweiterung
nötig sind, um das Interface und somit den Programmablauf eines watchOS Programms
beeinflussen zu können.
Hierzu besitzt die watchOS App mindestens einen Interface Controller. Wie eingangs
bereits dargelegt, ist es notwendig die iWatch mit einem iPhone gekoppelt zu haben,
um die volle Funktionen der iWatch nutzen zu können. Das bedeutet, dass das Projekt
nicht nur auf der Uhr ausgeführt wird, sondern auch eine Applikation für das iPhone im
Hintergrund entwickelt werden muss. Der Grund hierfür ist die Zweigeteiltheit der App.
Ein Teil der App, das Storyboard und andere benötigte Ressourcen, werden auf der App
ausgeführt. Der restliche Teil wird auf dem iPhone ausgeführt. Somit handelt es sich
also bei einer iWatch App um eine Erweiterung einer iPhone Applikation[28]
2
https://www.visualstudio.com/de/
24
5.2 WatchKit
Das bedeutet für die Umsetzung folgendes:
Zum einen besteht das gesamte Xcode Projekt aus einem iPhone Projekt. Dieses
beinhaltet ein Storyboard und auch den oder die ViewController für die App des iPhone.
Zusätzlich zu dem iPhone Projekt kommt noch das WatchKit-Projekt hinzu.
Das WatchKit-Projekt selbst besteht aus zwei Ordnern, dem WatchKit App Ordner und
dem WatchKit Extension Ordner. Der WatchKit App Ordner beinhaltet das Storyboard
der watchOS Anwendung, während der WatchKit Extension Ordner für den ViewController der watchOS Applikation zuständig ist. Der WatchKit Extension Ordner kann
natürlich, sollte es notwendig sein, mehr als nur einen Controller beinhalten.
Anzeigen auf der Watch, die innerhalb einer Applikation dargestellt werden, werden
als Views bezeichnet. Innerhalb der Views gibt es deutliche Unterscheidungen. Für die
gewöhnliche Interaktion mit dem Benutzer sollte man reguläre Views benutzen. Für
diesen Verwendungszweck können in den Interface Controllern sogenannte Scenes
verwendet werden. Hierbei ist es dem Nutzer einzig möglich Daten einzugeben und
abzuändern.
Soll eine Benachrichtigung erfolgen, zum Beispiel über eingehende Anrufe oder Nachrichten, so kann dies mittels einer Notification Scene gelöst werden. Mittels einer Notification Scene kann der Nutzer direkt auf die eingehende Nachricht reagieren. So ist es
dem Nutzer möglich beispielsweise mittels vorgefertigen Antworten auf Textnachrichten
zu antworten. Es muss jedoch sichergestellt sein, dass die sogenannte Parent-App auf
dem iPhone installiert ist und über eine iWatch Erweiterung verfügt.
Bis hin zur WatchOS2 gab es noch die Möglichkeit eines Glance. Ein Glance erlaubt dem
Nutzer, im Gegensatz zu den bisherigen Views, keine Dateneingabe. Der Glance dient
nur dazu, den Nutzer über Sachverhalte in Kenntnis zu setzen. So kann diese Variante
beispielsweise dazu genutzt werden, den Nutzer über seinen Blutdruck aufzuklären.
Mit der WatchOS3 wurden Glances jedoch komplett gestrichen und durch das Dock
ersetzt[29].
25
5 Theorie
5.3 WatchKit und iOS
Wie bereits beschrieben, ist es notwendig ein iPhone mit einer Apple Watch gekoppelt
zu haben, damit die Apple Watch in ihrer Vollständigkeit funktionieren kann.
Da es im Rahmen dieser Arbeit notwendig ist, ein bereits existierendes WatchKit Projekt
in ein ebenso bereits existentes iOS Projekt zu integrieren, sollen nun verschiedene
Möglichkeiten dargelegt werden die Arbeit umzusetzen. Zunächst soll untersucht werden
ob es in den verschiedenen Versionsverläufen der iWatch Änderungen gegeben hat.
Darauf aufbauend soll eine theoretische Umsetzung der Arbeit diskutiert werden. Hierzu
wird überprüft, welche Art des Fragebogens[9] verwendet wird. Ebenso werden verschiedene Möglichkeiten diskutiert, wie ein Datenaustausch zwischen dem iPhone und der
iWatch möglich gemacht werden kann.
Zuerst wird jedoch untersucht, ob ein drastischer Unterschied zwischen den verschiedenen Versionsverläufen der iWatch vorhanden ist.
5.3.1 Unterschiede im Versionsverlauf der iWatch
Die Apple Watch, und somit auch ihr Betriebssystem watchOS, liegen inzwischen in
der dritten Version vor, die neue Version watchOS4 ist, Stand Juli 2017, für den Herbst
des gleichen Jahres angekündigt. Mit watchOS1 war es nur möglich, die Watch App
auf der Apple Watch auszuführen. Dies bedeutete im Umkehrschluss, dass die Apple
Watch nur als erweiterte Anzeige diente. Alle Rechenoperationen waren auf das iPhone
ausgelagert[30].
Dies hatte eine äußerst schlechte Performance der Anwendungen zur Folge und die
völlige Abhängigkeit vom iPhone. Erst mit dem Erscheinen von watchOS2 war es möglich, auch Code auf die Watch auszulagern. Apps werden seither auf der Watch selbst
ausgeführt[31].
Das lag vor allem daran, dass Apple das sogenannte WatchConnectivity[32] Framework einführte. Auf das Framework wird im praktischen Teil der Arbeit nochmals
genauer eingegangen. Mit der watchOS3 wurde dann das Framework nochmals um
einige Operationen erweitert. [29].
26
5.4 iPhone und die iWatch
5.4 iPhone und die iWatch
Zur Kopplung gibt es mehrere Möglichkeiten, wie nachfolgend erläutert.
5.4.1 Verbindung mittels CoreData
Apple stellt mittels CoreData[33] ein Framework zur Persistierung von Objekt-Graphen
zur Verfügung. CoreData nutzt SQLite als Grundlage und bietet eine gute Abstraktion
der Datenbank, daher ist es relativ schnell und leicht zu integrieren. CoreData verfügt
über einen graphischen Editor, welcher es erlaubt, Datenschemata zu erstellen und
diese in Klassen zu transformieren. Besagte in CoreData gespeicherte Daten lassen
sich dann mittels einfachen Datenbankabfragen ermitteln.
Es muss also keine eigene Logik für die Suchen und Sortierungen implementiert werden.
Sollten die Daten geändert werden, so bietet CoreData dafür eigens verfügbare Schnittstellen. Besagte Schnittstellen informieren dann über Änderungen an den Datensätzen.
Da CoreData bereits seit mehreren Jahren verfügbar ist, lässt sich daher eine stabile
Nutzung garantieren.
Des Weiteren ist CoreData außerdem auch für die AppleWatch verfügbar.
Eine weitere Möglichkeit ist mittels WatchConnectivity gegeben.
5.4.2 Verbindung mittels WatchConnectivity
WatchConnectivity[32] erlaubt eine Zwei-Wege Kommunikation zwischen einer iOS
App und der dazugehörigen watchOS Applikation.
Dieses Framework soll verwendet werden um Daten zwischen den beiden Applikationen auszutauschen. Es ist hierbei möglich kleinere Teile von Daten und ebenso ganze
Dateien auszutauschen. Die meisten Transfers geschehen dabei im Hintergrund. Ein
Datenaustausch in Echtzeit ist jedoch ebenso möglich. Es ist wichtig die Verbindung
zum richtigen Zeitpunkt des Application-Lifecycles, also der Laufzeit der Applikation,
aufzubauen.
27
5 Theorie
Ist dies nicht der Fall, so könnte es zu dem Verlust der Daten kommen, da eine Weiterverarbeitung eben dieser Daten nicht geregelt ist.
Nachdem der theoretische Hintergrund beleuchtet wurde, folgt nun die praktische Umsetzung.
28
6
Praktische Umsetzung
Die in den vorherigen Kapiteln aufgeführten analytischen Ergebnisse sollen nun umgesetzt werden. Hierbei werden auch die beiden existierenden Arbeiten, Track Your
Tinnitus[23] und der bereits erstelle Prototyp für die iWatch[9], berücksichtigt. Nachfolgend werden die Schritte für die Umsetzung genauer beschrieben. Hierbei wird auf das
Zusammenführen der beiden existenten Projekte eingegangen.
Begonnen wird hierbei mit der Wahl des endgültig genutzten Fragebogens.
6.1 Wahl des Fragebogen
Für den bisherigen Prototypen[9] wurden vier verschiedene Fragebögen verwendet,
welche von den Probanden evaluiert werden sollten. Hierbei wurde gezeigt, dass 63 Prozent der Nutzer nicht dazu bereit sind, Fragen bezüglich der Gesundheit an öffentlichen
Plätzen mittels Spracheingabe zu beantworten. Die Probanden sind jedoch generell
dazu bereit, Fragen bezüglich ihrer Gesundheit mittels eines Fragebogens zu beantworten. Aufgrund dieser Resultate wurde für die konkrete Umsetzung des Prototypen der in
den Umfragen verwendete Fragebogen 2 umgesetzt. Eine vollständige Betrachtung des
Fragebogens findet sich in Kapitel 7.
6.2 Xcode und Track Your Tinnitus Projekt
Für die Arbeit an den beiden Projekten, Track your Tinnitus und dem Prototyp der
watchOS App, wurde Xcode in der Version 8.8.3 verwendet. Da Xcode, wie in Kapitel 2
29
6 Praktische Umsetzung
erwähnt, nur auf einem Apple Betriebssystem funktioniert, wurde ein MacBook mit iOS
10.12.25 Sierra verwendet. Track Your Tinnitus wurde in der aktuellen Version bearbeitet.
Hierbei kam es initial zu einigen Problemen, welche nachfolgend genauer erläutert
werden. Eine Lösung wird, sofern verfügbar, ebenso direkt dargelegt.
6.2.1 Podfiles
Wie in Kapitel 3, Verwandte Arbeiten, erläutert wurde, arbeitet TYT mittels CocoaPods.
CocoaPods sind ein Werkzeug, mit welchen externe Bibliotheken in genutzte Xcode
Projekte eingebunden werden können. Es ist hierdurch möglich, eine Vielzahl an OpenSource-Bibliotheken zu den eigenen Projekten hinzuzufügen. Die Projektabhängigkeiten
werden mittels einer sogenannten Podfile-Datei im Projekt beschrieben[34]. Eine Podfile
muss, bevor das Projekt via der .xcworkspace Datei geöffnet wird, mithilfe der Konsole installiert werden. Hierbei muss im Verzeichnis des Projekts das Kommando pod
install ausgeführt werden.
Mögliche Fehler
Bei der oben genannten Konstellation des Betriebssystems, der Xcode Version, als auch
der Projektversion, kam es jedoch zu nachfolgender Fehlermeldung.
Abbildung 6.1: PodFile Fehlermeldung
30
6.3 Zusammenfügen der Projekte
Um diesen Fehler zu korrigieren war es notwendig, die bisher existierende Podfile
umzuschreiben und somit an den gängigen Standard anzupassen.
1
source ’https://github.com/CocoaPods/Specs.git’
2
platform :ios, :deployment_target => "6.0"
3
target ’TrackYourTinnitus’ do
4
pod ’AFNetworking’, ’~> 1.2’
5
pod ’SIAlertView’
6
pod ’TimeScroller’, ’~> 2.0.0’
7
end
Listing 6.1: Implementierung der Podfile
Wichtig war es hierbei, wie in Listing 6.1 gesehen, sowohl eine source, als auch das
target anzugeben.
Nach dem die Podfile ersetzt wurde, kann der Befehl pod install nochmals ausgeführt werden und das Projekt sollte sich ohne weitere Fehler starten lassen.
6.3 Zusammenfügen der Projekte
Das Zusammenfügen der Projekte war die Kernaufgabe dieser Arbeit. Daher soll nun
genauer untersucht, wie die Apple Watch und das iPhone zusammengeführt werden
können, so dass das Projekt komplett funktioniert. Zunächst wird erklärt, wie eine
WatchKit Extension in ein bereits existentes Projekt eingefügt werden kann.
31
6 Praktische Umsetzung
6.3.1 Einfügen eines WatchKit
Das Hinzufügen einer WatchKit Erweiterung mittels Xcode in ein bereits existentes
Projekt erfolgt mithilfe eines Klicks auf File-New-Target. Dort kann dann durch ein Klick
auf WatchOS eine WatchKitApplication ausgewählt werden, wie im nachfolgenden Bild
dargestellt. Im nächsten Feld kann nun der Name des Projekts eingegeben werden.
Abbildung 6.2: Hinzufügen eines WatchKit Targets in Xcode
Letztlich ist noch zu entscheiden mit welcher Programmiersprache gearbeitet werden
soll.
32
6.4 Verknüpfung der beiden Quelltexte
Die Programmiersprachen der beiden Teile müssen hierbei nicht übereinstimmen. Es
kann, wie es in dieser Arbeit der Fall ist, ein Teil in Objective-C geschrieben sein und ein
anderer in Switch. Am Ende sollte Xcode über nachfolgend abgebildete Ordnerstruktur
verfügen.
Abbildung 6.3: Ordnerstruktur in Xcode nach Hinzufügen des WatchKit
Die blau markierten Ordner stellen hierbei die neu hinzugefügten dar. Es ist zwar möglich,
dass beide Projektteile in verschiedenen Programmiersprachen verfasst sind, jedoch
zieht dies einige Konsequenzen mit sich, welche in den nachfolgenden Abschnitten
genauer erläutert werden.
6.4 Verknüpfung der beiden Quelltexte
Ein wichtiger Punkt ist der Austausch von Daten der App auf dem iPhone und der Erweiterung auf der iWatch. Hierzu müssen die beiden Projekte, also auch deren Quelltexte,
miteinander verknüpft werden. Wie bereits in Kapitel 3 erwähnt, ist Track Your Tinnitus in
der Programmiersprache Objective-C verfasst worden. Dies stellt für Xcode kein Problem dar, da es- wie in Kapitel 2 erwähnt- eine der unterstützten Programmiersprachen
ist. Der bisher existente Prototyp des iWatch Projektes wurde in Switch erstellt, der
eigens entwickelten Programmiersprache von Apple. Es ist nun also notwendig, eine
Möglichkeit zu finden diese beiden Projekte zu vereinen. Dies wird durch sogenannte
Bridging-Header ermöglicht. Apple bezeichnet diese Funktion als mix and match, um so
33
6 Praktische Umsetzung
Apps- welche in unterschiedlichen Programmiersprachen erstellt wurden- miteinander
kompatibel zu machen[35].
In diesem Fall wird ein Swift Projekt in ein bereits existierendes Objective-C Projekt
eingefügt. Sobald der Swift-Code in das Objective-C Projekt eingefügt wurde, kann weiterhin regulärer Objective-C Code verwendet werden, wenn mit Swift-Klassen gearbeitet
werden möchte.
Eine Swift-Klasse muss jedoch eine Unterklasse einer Objective-C Klasse sein, um in
Objective-C verfügbar sein zu können[35]. Durch einen Import können die Inhalte des
Swift-Codes in dem Objective-C Projekt verwendet werden[35]. Möglich gemacht wird
das durch einen einfachen Import, wie in Listing 6.2 dargestellt wird.
1
#import "ProductModuleName-Swift.h"
Listing 6.2: Import im Bridging Header
Wobei ProductModuleName ersetzt wird durch den Namen der jeweiligen Klasse,
welche importiert werden soll.
Um Objective-C Code in einem Switch Projekt wiederrum verwenden zu können, benötigt
man einen sogenannten Umbrella Header. In besagtem Umbrella-Header muss jeder
Objective-C Header importiert sein, welcher mit Swift verwendet werden soll. Für Swift
ist somit jeder importierte Header öffentlich sichtbar. Von da an sind alle Inhalte der
Objective-C Dateien für das Swift Projekt verfügbar, ohne dass die betroffenen ObjectiveC Dateien nochmals seperat importiert werden müssen.
6.5 Verbindung zwischen iPhone und iWatch
Im vorherigen Kapitel wurden bereits zwei Möglichkeiten dargestellt, wie eine Verbindung
zwischen einem iPhone und einer iWatch realisiert werden könnte. Es wird nun anhand
der Praxis evaluiert, welches Vorgehen sich hierbei als die bessere Möglichkeit darstellt. Nachfolgend werden beide Alternativen, WatchConnectivity und CoreData,
untersucht.
34
6.5 Verbindung zwischen iPhone und iWatch
6.5.1 Verbindung mit CoreData
Wie schon in Kapitel 5 dargelegt, existiert mit CoreData[33] ein Framework welches
mittels SQLite eine gute Abstraktion einer Datenbank bietet. Zwar kann CoreData auch
auf der iWatch verwendet werden, jedoch stellt sich hierbei recht bald ein Problem ein.
Beide Datensätze, sowohl jener auf dem iPhone als auch der auf der iWatch, müssen
konsistent gehalten werden. Ein solcher Abgleich der Datensätze ist jedoch aufwendig
zu implementieren.
Für dieses Projekt soll die iWatch jedoch eher als Client dienen, während das iPhone als
zentrale Datenquelle fungiert und so Zugriff auf den Track Your Tinnitus Server hat. Um eine solche Client-Server Verbindung herzustellen, bietet sich das WatchConnectivity
Framework an, welches in Kapitel 5 kurz vorgestellt wurde und nun komplett erläutert
werden soll.
6.5.2 Verbindung mit WatchConnectivity
Mittels des WatchConnectivity Frameworks[32] ist es möglich eine Kommunikation
zwischen dem iPhone und der iWatch aufzubauen. Wichtig beim Verwenden des Frameworks ist es die Verbindung zum richtigen Zeitpunkt im Application-Lifecycle aufzubauen.
Wird die Verbindung zu früh aufgebaut, so gehen die Daten verloren da noch kein
Handler der Daten verfügbar ist. Wird die Verbindung zu spät aufgebaut, so kommt es
ebenfalls zu Datenverlusten. Ein genauer Zeitpunkt zum Erstellen der Verbindung ist je
nach Verwendungszweck und Projektaufbau daher unterschiedlich. Nachfolgend ist ein
solcher Verbindungsaufbau anhand des InterfaceControllers dargelegt.
Hierbei handelt es sich um den InterfaceControllers auf Seiten der iWatch. Daher
wurde Swift als Programmiersprache verwendet.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde darauf verzichtet, den ganzen Quelltext abzubilden. Folglich werden nur die elementar wichtigen Bestandteile dargestellt und
erklärt. Das folgende Listing stellt hierbei dar, wie die Klasse WatchConnectivity
eingebunden werden muss, um Zugriff auf die entsprechenden Methoden zu erhalten.
35
6 Praktische Umsetzung
1
import WatchKit
2
import Foundation
3
import WatchConnectivity
4
5
6
class InterfaceController: WKInterfaceController,
WCSessionDelegate {
Listing 6.3: Implementierung der Klasse WatchConnectivity
Ist die Klasse nun wie dargelegt eingebunden, kann eine Verknüpfung mit der Uhr und
dem iPhone erfolgen. Dies geschieht mittels der nachfolgenden Befehlsabfolge, welche
in Listing 6.4 dargestellt wird.
36
6.5 Verbindung zwischen iPhone und iWatch
Betrachtet wird hierbei die Funktion willActivate() um einen möglichst zeitnahen
Verbindungsaufbau zu garantieren. Damit soll, wie bereits in Kapitel 5 dargestellt, ein
Datenverlust umgangen werden.
1
override func willActivate() {
2
super.willActivate()
3
4
if (WCSession.isSupported()) {
5
6
session = WCSession.default()
7
session.delegate = self
8
session.activate()
}
9
10
}
Listing 6.4: Herstellen der Verbindung iWatch-seitig
Bei der Funktion willActivate() handelt es sich um eine bereits implementierte
Funktion in der InterfaceController Klasse. Da diese Funktion aufgerufen wird
sobald die App auf der Watch startet, ist es sinnvoll innerhalb dieser Funktion die
WCSession zu starten.
Als WCSession wird hierbei das Objekt bezeichnet, welches es möglich macht, dass
Nachrichten zwischen der iWatch und dem iPhone ausgetauscht werden können[32].
Dies geschieht mittels einer IF-Abfrage, da überprüft werden soll ob es sich bei dem
zu koppelnden Gerät überhaupt um ein unterstützes Gerät handelt. Eine solche Abfrage
erweist sich als sinnvoll, sollte die Verbindung zur Uhr nicht mehr bestehen, oder aber
von einem Gerät erfolgen welches sich nicht als unterstützt herausstellt, beispielsweise
ein iPad.
Würde auf diese IF-Abfrage verzichtet werden, so bestünde also die Gefahr eines
Verlustes von Daten.
37
6 Praktische Umsetzung
Nachfolgend, in Listing 6.5 wird nun dargelegt, wie eine solche Verbindung auf Seiten
des iPhone erfolgen kann. Da es sich bei dieser konkreten Umsetzung um ein iOS
Projekt in Objective-C handelt wird nochmals eine seperate Erläuterung erfolgen.
1
#import <WatchKit/WatchKit.h>
2
#import <WatchConnectivity/WatchConnectivity.h>
3
4
(...)
5
6
- (void)applicationDidFinishLaunching {
7
if ([WCSession isSupported]) {
8
WCSession *session = [WCSession defaultSession];
9
10
session = [WCSession defaultSession];
11
session.delegate = self;
12
[session activateSession];
13
}
14
}
15
16
}
Listing 6.5: Herstellen der Verbindung iOS-seitig
Dieser, abgesehen von der Syntax, relativ synchrone Verbindungsaufbau garantiert
auch eine relative Konsistenz der Daten. Der Grund liegt auch hierbei am Zeitpunkt
des Aufbaus der Verbindung, zum Start der Applikation. Zu beachten ist dass beide
Klassen, WatchKit und WatchConnectivity, eingebunden werden müssen. Ist dies
bei beiden Partnern, iOS und WatchKit, erfolgt, können nun die Methoden der Klasse
verwendet werden, welche nachfolgend vorgestellt werden.
38
6.5 Verbindung zwischen iPhone und iWatch
Methoden der Klasse WatchKit
Mittels der sendMessage Methode ist es möglich, Nachrichten und Datenpakete abzusenden. Eben diese Datenpakete lassen sich durch eine ID identifizieren. Mithilfe
eines reply Handlers ist nun möglich eine direkte Antwort auf ein solches Paket
abzusenden. Hiermit kann eine Art des direkten Datentransfers ermöglicht werden[36].
Eine weitere Form der Datenübertragung wird mit der Methode transferUserInfo
zur Verfügung gestellt. Hierbei werden die Daten nicht direkt an die Uhr geschickt, sondern erst zum optimalen Zeitpunkt. Als Gradmesser einer optimalen Verbindung gelten
sowohl die Verbindungsstärke zur Uhr, als auch eine mögliche WLAN Verbindung.
So sind die Daten beim Start der Applikation für die Uhr direkt verfügbar. Anzumerken
ist hierbei auch, dass die Daten weiterübertragen werden, selbst wenn die App nur noch
im Hintergrund aktiviert ist, oder aber komplett terminiert wurde.
Umsetzung
Es folgt eine Beschreibung wie die Methoden günstig eingesetzt werden können.
Möchte ein direkter Datentransfer ermöglicht und somit die Antworten des Fragebogen
direkt gespeichert werden, so würde sich die Methode sendMessage[36] anbieten.
Wird jedoch ein versenden der Daten in einem großen Paket präferiert, so würde sich mit
transferUserInfo[36] eine gute Alternative finden lassen, welche vor allem einen
sicheren Datenempfang versprechen würde.
Bei der konkreten Umsetzung kann anhand der oben beschriebenen Merkmale jedoch
eine Orientierung erfolgen.
6.5.3 Modellierung des Programmablaufs
Eine Anforderung an das Projekt war es, dass die App durch bestimmte Personen
erweiterbar sein soll. Dies bedeutet konkret, dass Fragebögen oder auch einzelne
Fragen hinzugefügt werden können. Da Apple sowohl für iOS, als auch für watchOS, die
Anwendung von Model View Controller als Entwicklungsgrundlage empfiehlt[37], kann
39
6 Praktische Umsetzung
dies wie folgt umgesetzt werden.
Jede View wird in Xcode in dem sogenannten Interface.storyboard hinterlegt.
Besagtes Storyboard ist im WatchOS Ordner auffindbar. Hier wird auch festgelegt in
Abbildung 6.4: Ein Screenshot des Storyboards
welcher Reihenfolge die jeweiligen Views angezeigt werden sollen. Sollen nun weitere
Fragen oder gar Fragebögen hinzufügt werden, so geschieht dies mittels dem Ergänzen
einer View und dem Abändern des bisherigen Ablaufs. Die Funktionalität erhalten
die jeweiligen Views durch ihre zugehörigen Controller. In WatchOS existiert mit der
Klasse WKInterfaceController der Supertyp für jeden ViewController[38]. So
gilt es auch darauf zu achten, dass bei einer Erweiterung des Projekts um weitere
Views auch die Controller angepasst werden. Ein Beispiel ist hierbei die Methode
awakewithContext, wie in Listing 6.6 dargestellt.
1
func awake(withContext context: Any?)
Listing 6.6: Die Funktion awake(withContext)
Diese Methode erlaubt es den Controller mit spezifischen Daten erscheinen zu lassen,
die in einer vorherhigen View eingegeben wurden.
Dies gilt es beim Ablauf des Programms zu beachten.
40
7
Führung durch die App
In diesem Kapitel soll die Applikation für die iWatch kurz vorgestellt werden. Hierzu wird,
mittels Screenshots der Applikation, eine kurze Vorstellung der jeweiligen Anzeigen
gegeben.
Unabhängig von der Wahl der Eingabe bleibt die Reihenfolge der ablaufenden Anzeigen
absolut identisch.
Soll die App gestartet werden, so geschieht dies auf der iWatch mittels des dazugehörigen Icons, hier in Abbildung 7.1 zentral dargestellt.
41
7 Führung durch die App
Abbildung 7.1: Homebildschirm der iWatch mit der TYT App zentral
42
Durch das Öffnen der App, welches wie auf dem Smartphone durch ein Drücken des
Icons geschieht, erhält der Nutzer nachfolgende Ansicht 7.2.
Abbildung 7.2: Erster Bildschirm der Applikation
Hierbei wird der Nutzer befragt ob aktuell eine Tinnitus-Wahrnehmung stattgefunden
hat.
43
7 Führung durch die App
Wurde die bisherige Lösung mittels einer Binäreingabe realisiert, erfolgt nun die Realisierung mittels eines Sliders. Anhand dieses Sliders kann der Nutzer einstellen, in
welchem Maße der eben wahrgenommene Tinnitus belastend war.
Abbildung 7.3: Abfrage bezüglich des Belastungsgrades des Tinnitus
44
Die folgenden drei Abbildungen wurden alle mithilfe einer Single-Choice Auswahl realisiert. Hierbei kann der Nutzer mittels graphisch visualisierten Antwortmöglichkeiten
festlegen, wie die aktuelle Stimmungslage ist, siehe Abbildung 7.4. In Abbildung 7.5
wird der Grad der Aufregung abgefragt. Abschließend wird in Abbildung 7.6 der aktuelle
Stresslevel erhoben.
Abbildung 7.4: Abfrage bezüglich der aktuellen Stimmungslage
45
7 Führung durch die App
Abbildung 7.5: Abfrage bezüglich des aktuellen Grads der Aufregung
46
Abbildung 7.6: Abfrage bezüglich des aktuellen Empfindens des Stressgrades
47
7 Führung durch die App
Anschließend wird der Nutzer weitergeleitet auf die Frage wie hoch der aktuelle Grad
seiner Konzentration war. Diese Abfrage wird mittels eines Pickers realisiert. Durch diese
Alternative wird es möglich, einen genauen Grad des Konzentrationsniveaus abzufragen.
Abbildung 7.7: Anzeige zur Eingabe des Konzentrationsniveaus
48
Die letzte Dateneingabe ist nun wieder binärer Natur. Hierbei wird der Nutzer gefragt ob
er sich ausgeschlafen fühle.
Abbildung 7.8: Abfrage des Nutzers ob er ausgeschlafen ist
49
7 Führung durch die App
Die letzte Anzeige der Applikation ist eine Bestätigungsanzeige, dass der Fragebogen
nun beendet ist. Der Nutzer ist angehalten auf den Button Speichern zu klicken um
seine eingegebenen Daten zu sichern.
Abbildung 7.9: Anzeige für das Ende des Fragebogens
50
8
Anforderungsabgleich
In nachfolgendem Kapitel werden die in Kapitel 4 aufgestellten Anforderungen untersucht
und auf ihre Umsetzung überprüft.
Zunächst werden hierzu die funktionalen Anforderungen betrachtet. Anschließend wird
der Fokus auf die nicht-funktionalen Anforderungen gelegt.
Dabei wird ein spezieller Fokus bei den funktionalen Anforderungen auf die Umsetzung
gelegt, bei den nicht-funktionalen Anforderungen hingegen wird überprüft ob diese im
Rahmen dieser Arbeit umgesetzt wurden.
51
8 Anforderungsabgleich
8.1 Funktionale Anforderungen
Es werden erneut die funktionalen Anforderungen aus Kapitel 4 aufgeführt. Die aufgeführten Funktionen werden mit der Realisierung verglichen.
Nr.
Bezeichnung
Umsetzung
1
Anzeigen des Fragebogens
Erfüllt (siehe Kapitel 6)
2
Beantworten von
Fragebögen
Erfüllt (siehe Kapitel 6)
3
Erweiterbarkeit
Erfüllt (siehe Kapitel 5)
4
Konsistenz
Daten
Nicht Erfüllt
5
Änderung der gegebenen Antworten
der
Erfüllt (siehe Kapitel 6)
Tabelle 8.1: Überprüfung der funktionalen Anforderungen
52
8.2 Nicht-funktionale Anforderungen
8.2 Nicht-funktionale Anforderungen
Abschließend werden die nicht-funktionalen Anforderungen betrachtet und abgeglichen.
Nr.
Bezeichnung
Umsetzung
1
Technische Anforderungen
Erfüllt. Das System ist unter WatchOS 2 oder
neuer lauffähig. Durch eine Optimierung der
Podfile (Kapitel 5) ist auch eine neuere iOS Version möglich.
2
Verfügbarkeit
Erfüllt. Selbst im nicht-gekoppelten Zustand mit
einem iPhone ist die App lauffähig. Für das Speichern der Daten ist eine Kopplung jedoch unerlässlich.
3
Stabilität und Robustheit
Erfüllt. Da die App, wie bereits der Prototyp, eine
niedrige Komplexität aufweist können mögliche
Fehlerquellen gering gehalten werden.
4
Nutzerfreundlichkeit
Erfüllt. Durch das einfache Design wird eine einfache und selbsterklärende Bedienung ermöglicht.
5
Watch-Kit Erweiterung im existenten iOS Projekt
Erfüllt. Siehe hierzu Kapitel 5.
6
Erweiterung der
existenten Applikationen
Diese Bedingung wurde teilweise erfüllt. Eine
Verbindung der beiden Apps wurde realisiert
(siehe Kapitel 5). Ein Datenaustausch, wie bei
dem funktionalen Anforderungsabgleich bereits
erwähnt, findet jedoch nicht statt.
Tabelle 8.2: Überprüfung der nicht-funktionalen Anforderungen
53
9
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die wichtigsten Aspekte der Arbeit aufgegriffen und die Besonderheiten hervorgehoben. Mit Kapitel 9.2 erfolgt ein Ausblick auf mögliche Erweiterungen
der Anwendung.
Zu Beginn der Arbeit wurde die Erkrankung Tinnitus vorgestellt. Meistens werden damit
Störgeräusche im Ohr verbunden. Man unterscheidet hierbei zwischen einem subjektiven und einem objektiven Tinnitus.
Es gibt verschiedene Herangehensweisen eine Tinnituserkrankung zu behandeln. Eine
Möglichkeit stellt hierbei das Track Your Tinnitus Projekt dar. Hierbei wird mittels einer
eigens entwickelten Anwendung die Tinnituswahrnehmung aufgezeichnet.
Realisiert wird das mithilfe von speziell entwickelten Fragebögen. Ein solches Fragebogensystem wurde bereits als Prototyp für die iWatch entwickelt.
Um diesen nun zu realisieren mussten zuvor Anforderungen aufgestellt werden, welche
die Anwendung erbringen soll. Hierbei fand eine deutliche Trennung zwischen funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen statt. Besagte Anforderungen wurden in
Kapitel 4 dargestellt und anschließend in Kapitel 8 auf ihre Umsetzung geprüft.
9.1 Fazit
Das Ziel dieser Arbeit war es das bisher als Prototypen umgesetzte Fragebogensystem
für die iWatch komplett funktional umzusetzen. Hierbei wurde untersucht, wie eine
funktionierende iOS Anwendung um eine iWatch Funktion erweitert werden kann.
Es wurde hierfür zunächst überprüft, welcher Fragebogen in der endgültigen Realisierung
verwendet werden könnte.
55
9 Zusammenfassung
Anhand der Studienergebnisse der prototypischen Realisierung wurde die Wahl des
Fragebogens konkretisiert. Die Wahl ist hierbei auf die zweite Variante gefallen. Anschließend wurden Möglichkeiten untersucht um die beiden bisherigen Arbeiten, die
Umsetzung der TrackYourTinnitus iOS App und den iWatch Prototypen, miteinander zu
verbinden.
Hierbei musste zuerst die iOS App abgeändert werden, da es hierbei zu Fehlern mit den
CocoaPods gekommen war. Anschließend wurde der iOS App eine WatchKit Erweiterung
hinzugefügt. Um eine Verbindung zwischen den beiden Teilen zu ermöglichen wurden
zwei Varianten analysiert. CoreData und WatchConnectivity. Da WatchConnectivity über
deutlich mehr Methoden verfügt und die iWatch eher als Erweiterung zum zugehörigen
iPhone dienen soll, wurde WatchConnectivity verwendet.
Sollte man den existenten Fragebogen ändern oder das ganze System erweitern wollen,
so ist dies aufgrund des Model View Controller Aufbaus ebenso möglich.
Ein Speichern der eingegeben Daten ist ebenso möglich, konnte im Rahmen dieser
Arbeit aber nicht realisiert werden. Abschließend wurde die Applikation nochmal in einem
Walkthrough vorgestellt.
Zusammenfassend lässt sich also sagen dass eine Realisierung eines Fragebogensystems für die iWatch als Erweiterung des iPhones realisierbar ist. Da ein solches
Fragebogensystem auf der iWatch einzigartig ist, kann es als Motivation angesehen
werden ein solches MCS System auch in Verbindung mit anderen Arten von Fragebögen
umzusetzen.
9.2 Ausblick
Die Verbindung zwischen der iPhone App und der iWatch Applikation wurde in dieser
Arbeit umgesetzt. Da diese Art der Verbindung streng dem Model View Controller
Konzept folgt, ist eine Erweiterung dieser Arbeit zu jedem Zeitpunkt möglich. Es können
hierbei sowohl neue Fragen und sogar Fragebögen hinzugefügt werden. Wenn nötig
sogar neue Funktionen.
56
9.2 Ausblick
Da die Tinnituserkrankung das Leben der Patienten in den unterschiedlichsten Phasen
des Alltags stark beeinflusst, ist es wichtig den Verlauf der Erkrankung zu überwachen.
Da die iWatch über Sensoren für die Herzfrequenz verfügt, wäre es möglich eine Abfrage
eben dieser in ein Fragebogensystem einzubauen.
Mit dem Erscheinen der vierten Instanz der iWatch im Herbst 2017 könnten entwaige
Neuerungen ebenso bedacht werden.
Außerdem ist eine Verwendung außerhalb der körperlichen Gesundheitsbranche denkbar. So kann durch das Verwenden von Wearables eine deutlich größere Anzahl an
Daten erhoben und auch analysiert werden. Dies macht ein solches System vor allem
bei psychologischen Erhebungen sehr interessant.
Denn die direkte Reaktion sorgt für eine unverfälschte Wiedergabe der Daten.
57
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63
Abbildungsverzeichnis
3.1 Aufbau des Track Your Tinnitus Projektes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
6.1 PodFile Fehlermeldung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.2 Hinzufügen eines WatchKit Targets in Xcode . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6.3 Ordnerstruktur in Xcode nach Hinzufügen des WatchKit . . . . . . . . . . 33
6.4 Ein Screenshot des Storyboards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
7.1 Homebildschirm der iWatch mit der TYT App zentral . . . . . . . . . . . . 42
7.2 Erster Bildschirm der Applikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
7.3 Abfrage bezüglich des Belastungsgrades des Tinnitus . . . . . . . . . . . 44
7.4 Abfrage bezüglich der aktuellen Stimmungslage . . . . . . . . . . . . . . 45
7.5 Abfrage bezüglich des aktuellen Grads der Aufregung . . . . . . . . . . . 46
7.6 Abfrage bezüglich des aktuellen Empfindens des Stressgrades . . . . . . 47
7.7 Anzeige zur Eingabe des Konzentrationsniveaus . . . . . . . . . . . . . . 48
7.8 Abfrage des Nutzers ob er ausgeschlafen ist . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.9 Anzeige für das Ende des Fragebogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
65
Tabellenverzeichnis
4.1 Übersicht der funktionalen Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2 Übersicht der nicht-funktionalen Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . 22
8.1 Überprüfung der funktionalen Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . 52
8.2 Überprüfung der nicht-funktionalen Anforderungen . . . . . . . . . . . . . 53
67
Name: Sebastian Fuchs
Matrikelnummer: 741896
Erklärung
Ich erkläre, dass ich die Arbeit selbstständig verfasst und keine anderen als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel verwendet habe.
Ulm, den . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sebastian Fuchs